基于博弈論的竊聽信道安全性能研究.pdf

1、無線信道的發(fā)展提高了通信的便利性，但由于無線通信介質(zhì)的開放性，信號的傳輸極易受到非法節(jié)點(diǎn)的竊取或攻擊。由于無線通信的各節(jié)點(diǎn)之間存在各種不同的利益沖突或協(xié)作關(guān)系，而博弈論作為一種結(jié)構(gòu)化建模分析工具善于解決這些關(guān)系并能使各決策主體之間達(dá)到?jīng)Q策均衡。因此利用博弈論研究無線通信物理層安全對該領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。
　　首先，用博弈論研究了由兩源節(jié)點(diǎn)、雙向中繼和干擾者組成的四節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中雙向中繼同時(shí)作為竊聽者獲取源傳輸?shù)男畔?。友?/p>

2、干擾者為幫助源提高安全速率而向中繼發(fā)送干擾，并根據(jù)提供的幫助索取費(fèi)用，因此干擾者和源之間構(gòu)成了買賣關(guān)系的博弈問題，本文采用Stackelberg模型來解決該問題。推導(dǎo)得出了博弈雙方支付函數(shù)的表達(dá)式，證明了此博弈問題中Stackelberg均衡點(diǎn)的存在性。仿真結(jié)果表明源所購買的干擾功率數(shù)量是價(jià)格的減函數(shù)，友好干擾者在要求回報(bào)時(shí)仍能幫助源節(jié)點(diǎn)提高通信的安全性。
　　其次，研究了源、目的、干擾中繼和竊聽者組成的四終端網(wǎng)絡(luò)中干擾中繼和源之

3、間的博弈關(guān)系。干擾中繼通過作中繼獲取源信息和發(fā)送高斯噪聲幫助竊聽者降低安全速率，源節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)是增大安全速率，因此中繼和源之間是一種對立的關(guān)系。本文將其建模為二人非合作零和博弈。通過推導(dǎo)得出了博弈雙方支付函數(shù)的表達(dá)式和最優(yōu)策略，利用極大極小值定理分析了納什均衡點(diǎn)是存在的。仿真結(jié)果表明采用中繼和發(fā)送高斯噪聲能非常有效地降低安全速率；干擾中繼可以通過僅發(fā)送高斯噪聲達(dá)到均衡。
　　最后，研究了干擾中繼通過發(fā)送結(jié)構(gòu)性碼字和作中繼獲取源信息來